全 文 ：高温处理对裸燕麦 β-葡聚糖特性的影响
任 清 郭项雨 张 晓
（北京工商大学食品学院 食品添加剂与配料北京高校工程研究中心 北京 100048）
摘要 采用传统高温炒制、红外处理和蒸煮处理 3 种高温处理方式，研究不同高温处理工艺对裸燕麦 β-葡聚
糖特性的影响，结果表明，在不同质量分数和 pH 值条件下，高温处理工艺提高了裸燕麦 β-葡聚糖溶液的乳化
性、乳化稳定性和黏度，未改变裸燕麦 β-葡聚糖溶液的非牛顿流体本质。未处理裸燕麦 β-葡聚糖分子质量为 1
643 ku，而炒制工艺使其分子质量变为 425.6 ku（含量为 9.93%）和 6.657 ku（含量为 90.07%），红外热处理使其
变为 211.8 ku（含量 31.82%）和 6.232 ku（含量为 68.18%），蒸煮热处理使其变为 600 ku。 高温处理同时改变了
β-葡聚糖溶液表面张力。
关键词 裸燕麦； β-葡聚糖； 炒制热处理； 红外热处理； 蒸煮热处理
文章编号 1009-7848（2014）06-0062-06
燕麦（Avena Sativa L.），属禾本科燕麦属，是
世界八大粮食作物之一。 燕麦籽粒中富含的水溶
性 β-葡聚糖 [1]，它不仅能够降低人体的血脂 [2]、血
糖 [3]、胆固醇 [4]，并且具有提高机体免疫能力 [5-6]，促
进机体生长 [7]等诸多保健功效，而且燕麦 β-葡聚
糖也是 1 种极好的添加剂，目前已在食品、化妆品
等领域有着广泛的应用。 国内外学者对燕麦 β-葡
聚糖的研究主要集中在燕麦 β-葡聚糖的提取工
艺[8-9]，生理保健机制 [10]、糖链的结构及理化特性 [11]
等。
燕麦制粉过程中， 高温处理工艺是区别于其
他谷物加工特有的工序， 也是燕麦加工 “三生三
熟”中关键的“一熟”，其目的是灭活脂肪酶 [12]，从
而防止燕麦酸败，延长燕麦制品货架期[13]。 国内主
要采用传统高温炒制工序， 国外主要采用红外及
蒸煮热处理工艺。 国内外学者针对不同灭酶方
式 [14-15]和灭酶效果 [16-17]展开了大量研究，然而对于
热处理对裸燕麦 β-葡聚糖特性的影响还未见报
道。 通过测定裸燕麦 β-葡聚糖黏度特性、乳化性、
乳化稳定性、分子质量分布和表面张力，确定 3 种
热处理工艺对裸燕麦 β-葡聚糖特性的影响，为裸
燕麦 β-葡聚糖的开发与利用方面提供科学依据。
1 材料与设备
1.1 材料与试剂
裸燕麦品种坝莜 1 号， 河北省张家口市农科
院燕麦研究所；大麦 β-葡聚糖标准品，美国 sigma
公司；耐高温 α-淀粉酶（30 000 U/mL），北京迪朗
生化科技有限公司；大豆色拉油（金龙鱼牌），购于
美廉美超市； 其他试剂均为实验室常用分析纯试
剂。
1.2 仪器与设备
DV-Ⅱ+Pro 型黏度计，美国 BROOKFIELD 公
司；Bencbtop k 型冷冻干燥机， 美国 VirTis 公司；
高效凝胶色谱分析系统 、LC-20AD 型泵 、CTO-
20A 柱温箱， 日本岛津公司；DAWN HELEOS-II
型激光多角度散射检测器、Optilab rex 示差检测
器， 美国 wyatt 公司；Shodex SB-803 高效凝胶色
谱柱，日本 Shodex 公司；其他设备为实验室常用
设备。
2 试验方法
2.1 裸燕麦 β-葡聚糖提取工艺
裸燕麦→磨粉→脱脂（石油醚）→调浆（m 底物∶
m 水=1∶35）→调节 pH 至 11，90 ℃提取 1 h→离心
（10 000 r/min，10 min） 收集上清液→加入耐高温
收稿日期： 2013-06-01
基金项目： 国家燕麦荞麦现代农业产业技术体系
（CARS-08-D-3）
作者简介： 任清，男，1969 年出生，博士，副教授
Vol． 14 No． 6
Jun． 2 0 1 4Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology
中 国 食 品 学 报第 14 卷 第 6 期
2 0 1 4 年 6 月
DOI:10.16429/j.1009-7848.2014.06.038
第 14 卷 第 6 期
α-淀粉酶去除淀粉→冷却→等电点（pI=4.2）去除
蛋白质→离心收集上清液→刚果红法测定 β-葡
聚糖含量。
2.2 3种热处理工艺
炒制热处理工艺在河北省张家口市农科院燕
麦研究所完成。首先将裸燕麦籽粒去杂，然后打开
裸燕麦炒制专用锅， 当锅底中心温度 350～400 ℃
时，倒入裸燕麦籽粒，开始炒制。 当裸燕麦籽粒表
面温度 100～120 ℃时，炒制 5 min，即得炒制裸燕
麦籽粒。
红外热处理工艺在西北农林科技大学完成。
将裸燕麦籽粒去杂润麦后，打开燕麦红外灭酶机，
预热， 当其出口温度为 350 ℃时， 倒入裸燕麦籽
粒，红外热处理 30 s，在出口处收集红外处理裸燕
麦籽粒。
蒸制热处理工艺在实验室完成。 将裸燕麦籽
粒去杂润麦后，平铺于蒸锅屉表面，加热蒸锅中的
水至沸腾开始计时，30 min 后取出蒸制裸燕麦籽
粒并摊平，自然风干即为蒸制热处理的裸燕麦籽粒。
2.3 裸燕麦 β-葡聚糖乳化性及乳化稳定性的测定
将裸燕麦籽粒进行 3 种热处理后， 提取裸燕
麦 β-葡聚糖。取不同质量分数的裸燕麦 β-葡聚糖
溶液 50 mL，在室温下加入 50 mL 大豆色拉油，于
高速分散器中以 5 000 r/min 的转速乳化 5 min，之
后 3 000 r/min离心 5 min，记录乳化层体积。 每个
样品做 2次重复，计算平均值。按下式计算乳化性
（EC）。
乳化性（%）=离心管中乳化层高度
离心管中液体总高度
×100
将上述离心管置于 80 ℃水浴中，加热 30 min
后，冷却至室温，1 500 r/min 离心 5 min，测定此时
乳化层高度，按下式计算乳化稳定性。
乳化稳定性%= 30 min后的乳化层高度
初始时的乳化层高度
×100
按同样的方法测定不同 pH 下的乳化性和乳
化稳定性。
2.4 裸燕麦 β-葡聚糖流变特性的测定
采用郭文宇 [18]等的方法并略作改动。 将裸燕
麦籽粒进行 3 种热处理后， 提取裸燕麦 β-葡聚
糖。 准确称取 5 份热处理裸燕麦 β-葡聚糖各 10
mg，溶于 50 mL去离子中，分别调至 pH 值为 7，8，
9，10，11，测定 pH 值对裸燕麦 β-葡聚糖黏度的影
响。选取 pH值为 7的裸燕麦 β-葡聚糖溶液，分别
调节转速为 25，60，80，100，120，150 r/min，测定转
速对热处理裸燕麦 β-葡聚糖的影响。
2.5 裸燕麦 β-葡聚糖分子质量的测定
采用凝胶渗透色谱技术测定裸燕麦 β-葡聚
糖分子质量，检测条件：色谱柱：Shodex SB-803，
流动相：0.1 mol/L NaCl 溶液，流速 0.5 mL/min，柱
温 40℃，进样体积 200 μL；检测器：激光多角度散
射检测器及示差检测器。
2.6 裸燕麦 β-葡聚糖表面张力的测定
取不同质量分数的裸燕麦 β-葡聚糖溶液，测
定 β-葡聚糖表面张力[19]。
3 结果与分析
3.1 质量分数对裸燕麦 β-葡聚糖乳化性及乳化
稳定性的影响
质量分数对裸燕麦 β-葡聚糖乳化性及乳化
稳定性的影响如图 1、图 2 所示。 3 种热处理均提
高了裸燕麦 β-葡聚糖溶液的乳化性，并随质量分
数的增加而增加，且质量分数越大，乳化性越好，
相应的乳化稳定性越强。 这是由于裸燕麦 β-葡聚
糖是高黏度溶液， 其黏度随质量分数的增加而增
加， 而黏度是乳化性和乳化稳定性的 1 个重要因
素[20-21]。 裸燕麦 β-葡聚糖在水相中起增稠剂的作
用，从而增加溶液的稳定性。
3.2 pH 值对裸燕麦 β-葡聚糖乳化性及乳化稳
定性的影响
pH 值对裸燕麦 β-葡聚糖乳化性及乳化稳定
性的影响如图 3、图 4所示。 裸燕麦经 3种热处理
后，裸燕麦 β-葡聚糖溶液黏度均有所提高。 在强
酸和强碱环境下，裸燕麦 β-葡聚糖溶液乳化性略
低，而在 pH中性条件下乳化性最高。 这是因为裸
燕麦 β-葡聚糖是 1 种中性多糖，在中性条件下黏
性较高，而强酸和强碱导致部分燕麦 β-葡聚糖发
生解聚，从而影响其乳化能力。
3.3 3 种热处理工艺对裸燕麦 β-葡聚糖流变学
特性的影响
3种热处理工艺对裸燕麦 β-葡聚糖流变学特
性的影响如图 5、图 6、图 7 所示。 在不同质量分
高温处理对裸燕麦 β-葡聚糖特性的影响 63
中 国 食 品 学 报 2014 年第 6 期
数、pH 值及转速条件下，裸燕麦经热处理后，其β-
葡聚糖黏度均有所提高。 Cui[22]研究表明，当 β-葡
聚糖浓度高于临界浓度（C*）时，其黏度随浓度的
增加而显著增大。 由图 5 可知，当裸燕麦 β-葡聚
糖溶液质量分数大于 0.8%时，其溶液黏度迅速增
大。
由图 6 可知，3 种热处理裸燕麦 β-葡聚糖溶
液黏度均随转速的增加而降低。 随转速的增加，剪
切速率的增大，而溶液黏度减小，表现为剪切变稀
的假塑性流体特性，这是由于低剪切速率时，不同
的分子链之间有足够的时间可形成新的缠绕[23]，所
以黏性较高；而高剪切速率时，剪切速率的增加打
断了多糖分子间的缠绕， 分子排列逐渐由无序排
100
90
80
70
60
50
40
未处理裸燕麦
炒制裸燕麦
红外裸燕麦
蒸煮裸燕麦
乳
化
性
/%
1 2 3 4 5
质量分数/%
图 1 质量分数对裸燕麦 β-葡聚糖乳化性的影响
Fig.1 The effect of concentrate on emulsion capability
of naked oat β-glucan
100
90
80
70
未处理裸燕麦
炒制裸燕麦
红外裸燕麦
蒸煮裸燕麦
1 2 3 4 5
质量分数/%
图 2 质量分数对裸燕麦 β-葡聚糖乳化稳定性的影响
Fig.2 The effect of concentrate on emulsion stability
of naked oat β-glucan
乳
化
稳
定
性
/%
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
未处理裸燕麦
炒制裸燕麦
红外裸燕麦
蒸煮裸燕麦
2 4 6 8 10
pH
图 3 pH 值对裸燕麦 β-葡聚糖乳化性的影响
Fig.3 The effect of pH value on emulsion capability
of naked oat β-glucan
乳
化
性
/%
100
90
80
70
未处理裸燕麦
炒制裸燕麦
红外裸燕麦
蒸煮裸燕麦
2 4 6 8 10
pH
图 4 pH 值对裸燕麦 β-葡聚糖乳化性稳定性的影响
Fig.4 The effect of pH value on emulsion stability of
naked oat β-glucan
乳
化
稳
定
性
/%
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
黏
度
/P
a·
s
未处理裸燕麦
炒制裸燕麦
红外裸燕麦
蒸煮裸燕麦
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
质量分数/%
图 5 质量分数对裸燕麦 β-葡聚糖黏度的影响
Fig.5 The effect of concentrate on viscosity of
naked oat β-glucan
64
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0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
响
应
值
0.0 10.0 20.0 30.0
时间/min
0.05
0.04
0.03
0.02
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0
时间/min
图 8 燕麦 β-葡聚糖分子质量分布图
Fig.8 Molecular weight distribution of non-treated
naked oat β-glucan
图 9 炒制裸燕麦 β-葡聚糖分子质量分布图
Fig.9 Molecular weight distribution of dry roasted
naked oat β-glucan
列变为有序排列，导致黏度下降[24]。 3 种热处理工
艺均未改变裸燕麦 β-葡聚糖溶液假塑性流体的
本质。
由图 7 可知，在中性环境下，裸燕麦 β-葡聚
糖其黏度较高， 而在强酸和强碱则会导致部分燕
麦 β-葡聚糖发生解聚，而导致黏度降低。
3.4 3 种热处理工艺对裸燕麦 β-葡聚糖分子质
量的影响
3种热处理工艺对裸燕麦 β-葡聚糖分子质量
的影响如图 8、图 9、图 10、图 11所示。 3种热处理
工艺对裸燕麦 β-葡聚糖分子质量分布有不同程
度影响。这不仅是由于 3种热处理工艺存在差别，
而且与提取条件密切相关。 其中裸燕麦 β-葡聚糖
的分子质量为 1 643 ku 蒸煮处理裸燕麦 β-葡聚
糖分子质量为 600 ku，而炒制裸燕麦 β-葡聚糖分
子质量分布为 425.6 ku（含量为 9.933%）和 6.657
ku（含量为 90.067%），红外裸燕麦 β-葡聚糖分子
质量分布为 211.8 ku（含量 31.8171%）和 6.232 ku
（含量为 68.1829%）。
3.5 3 种热处理工艺对裸燕麦 β-葡聚糖表面张
力的影响
5种热处理工艺对裸燕麦 β-葡聚糖表面张力
的影响如图 12、 图 13 所示。 随着质量分数或者
pH的增加，3 种热处理工艺所提取的裸燕麦 β-葡
聚糖溶液表面张力呈现先减小后增大的趋势。 中
性条件下，所有热处理的裸燕麦 β-葡聚糖溶液表
面张力最小。
3.0
2.5
2.0
1.5
40 60 80 100 120
转速/r·min-1
黏
度
/P
a·
s
未处理裸燕麦
炒制裸燕麦
红外裸燕麦
蒸煮裸燕麦
图 6 转速对裸燕麦 β-葡聚糖黏度的影响
Fig.6 The effect of speed on viscosity of
naked oat β-glucan
2.5
2.0
1.5
1.0
未处理裸燕麦
炒制裸燕麦
红外裸燕麦
蒸煮裸燕麦
2 4 6 8 10 12
pH
图 7 pH 值对裸燕麦 β-葡聚糖黏度的影响
Fig.7 The effect of pH value on viscosity of
naked oat β-glucan
黏
度
/P
a·
s
响
应
值
高温处理对裸燕麦 β-葡聚糖特性的影响 65
中 国 食 品 学 报 2014 年第 6 期
0.040
0.035
0.030
0.025
0.020
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0
响
应
值
时间/min
图 10 红外处理裸燕麦 β-葡聚糖分子质量分布图
Fig.10 Molecular weight distribution of micornized
naked oat β-glucan
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
响
应
值
0.0 10.0 20.0 30.0
时间/min
图 11 蒸煮裸燕麦 β-葡聚糖分子质量分布图
Fig.11 Molecular weight distribution of steamed
naked oat β-glucan
60
50
40
30
未处理裸燕麦
炒制裸燕麦
红外裸燕麦
蒸煮裸燕麦
1 2 3 4 5
质量分数/%
表
面
张
力
/m
N·
m
-1
图 12 不同质量分数对裸燕麦 β-葡聚糖表面张力的影响
Fig.12 The effect of concentrate on interfical tension of
naked oat β-glucan
60
55
50
45
未处理裸燕麦
炒制裸燕麦
红外裸燕麦
蒸煮裸燕麦
2 4 6 8 10 12pH
图 13 不同 pH 值对裸燕麦 β-葡聚糖表面张力的影响
Fig.13 The effect of pH value on interfical tension of
naked oat β-glucan
4 结论
在不同质量分数或 pH 值条件下，3 种热处理
工艺均提高了裸燕麦 β-葡聚糖的乳化性及乳化
稳定性，增加了裸燕麦 β-葡聚糖溶液黏度。 当质
量分数高于 0.8%时，3 种热处理工艺均显著提高
裸燕麦 β-葡聚糖溶液的黏度。 所有热处理工艺均
未改变裸燕麦 β-葡聚糖溶液非牛顿流体本质，改
变了其分子质量分布。 炒制工艺使裸燕麦 β-葡聚
糖分子质量由原来的 1 643 ku 变为 425.6 ku 和
6.657 ku 两部分， 红外热处理使其变为 211.8 ku
和 6.232 ku 两部分， 而蒸煮热处理使其变为 600
ku。3种热处理改变了 β-葡聚糖溶液的表面张力。
参 考 文 献
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力
/n
N·
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第 14 卷 第 6 期
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Effect of Different High-temperature Ways on the Characteristic of Naked Qat β-Glucan
Ren Qing Guo Xiangyu Zhang Xiao
（Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients， School of Food and
Chemical Engineering， Beijing Technology & Business University， Beijing 100048）
Abstract In order to study the effect of different high-temperature heat treatment ways on the characteristic of
naked oat β-glucan， oat groats were treated with three different ways including dry roasting， micronizing and steaming
before milling. Results showed that on different conditions of mass fraction or pH value， the emulsification， emulsion sta-
bility and viscosity of naked oat beta glucan solution were improved after three heat treatment ways， but there was no
change about the non-newtonian fluid nature of naked oat beta glucan solution. Three kinds of heat treatment changed
naked oat beta glucan molecular weight distribution， which was from 1 643 ku into 425.6 ku （content was 9.93%） and
6.657 ku（content was 90.07%） of dry roasting， 211.8 ku （content was 31.82%）and 6.232 ku （content was 68.18%）of mi-
cronizing， and 6.00×105 of steaming. At the same time surface tension of beta glucan solution were changed.
Key words naked oat； β-glucan； dry roasting； micronizing； steaming
高温处理对裸燕麦 β-葡聚糖特性的影响 67